水资源短缺被认为是21世纪最严峻的全球挑战之一。随着水污染和水生态环境恶化等问题的日益突出,已逐渐成为制约社会经济可持续发展的主要瓶颈。因此,亟需设计和开发各种材料和技术处理污水以满足人们对安全洁净水的需求。以天然生物质为基材的细菌纤维素（BC）具备环境友好性、可再生性和经济适用性,在面对水危机、寻找可持续发展材料的挑战中具有重要的竞争力和深入研究的意义。本文以廉价绿色的BC纳米纤维为原料,利用其结构特征和理化特性,通过不同技术手段构建并优化制备了一系列高性能水净化材料。以可溶性污染物（重金属离子、染料和抗生素）和不溶性污染物（油和芳香族化合物）,以及细菌、蛋白质等其他典型污染物为模拟污染物体系,深入研究和理解不同污染物在吸附、膜分离过程中的净化机制,阐明污染物分子的结构和性质与材料性能之间的构效关系,为实现细菌纤维素资源在水环境控制与治理中的应用提供理论依据和技术支持。具体内容如下:（1）细菌纤维素/钙基蒙脱土复合材料的制备及其吸附性能研究以BC为模板,采用原位浸渍的方式将有机纳米纤维和无机矿物粘土的物化特性和功能性进行高效集成,制备了BC/钙基蒙脱土（Ca-MMT）纳米复合材料。借助多种表征手段和静态吸附实验,探究材料的结构、形貌和吸附性能。以亚甲基蓝和四环素作为模型污染物,通过改变污染物溶液的p H值、初始浓度和吸附时间等参数,考察复合材料在不同条件下的吸附行为。研究结果表明,BC/Ca-MMT对亚甲基蓝和四环素的理论平衡吸附容量分别为338.8 mg·g-1和230.5 mg·g-1,吸附过程遵循Langmuir等温线模型和拟二级动力学模型,吸附机理主要是静电吸引、阳离子交换和氢键相互作用。此外,该材料能实现对亚甲基蓝-四环素共存体系的同时净化,且在连续循环实验中表现出良好的可回收性和稳定的吸附能力,因此是一种极具应用潜力的生物质吸附材料。（2）季铵化细菌纤维素作为多功能高效净水剂的制备与应用研究利用聚乙烯亚胺衍生季铵化合物（QAC）对BC进行改性,获得了一种可用于广谱污染物去除的多功能QAC-BC膜。采用多种手段对其微观形貌、化学结构和物理特性进行了表征,并通过静态吸附实验和抗菌实验系统研究了材料的吸附性能和抗菌性能。结果表明,QAC-BC对Pb2+和刚果红的最大吸附容量分别为200 mg·g-1和694 mg·g-1,吸附过程受氢键、静电引力和金属螯合作用等机制控制。同时,样品能有效捕获Cu2+、Cr6+和甲基橙等其他常见污染物,且性能显著高于同类型生物质材料。以革兰氏阴性的大肠杆菌和革兰氏阳性的金黄色葡萄球菌为代表,证实了样品对细菌具有很强的抑制和杀灭作用。此外,在多组分共存的模拟废水和真实废水中,QAC-BC能实现对重金属离子、染料和微生物的一步净化,且易于再生便于重复利用。由此,该多功能高效净水剂有望成为在实际条件下进行水处理的理想材料。（3）基于细菌纤维素的高通量防污超滤膜的制备与性能研究通过原位聚合的方式在BC表面修饰上粘附性聚多巴胺（PDA）,再进一步沉积还原氧化石墨烯（RGO）纳米片,制备了一种用于分离染料、油水混合物的高通量防污超滤膜（BC/PDA/RGO）,并利用不同的表征方法以及超滤的各性能参数对其进行评估。结果表明,该复合膜在长时间的过滤测试中保持稳定的纯水通量(＞1100 L·m-2·h-1),对分子量大、分子尺寸较大、带正电荷较多的染料展现出优异的截留性能,主要机制是物理筛分和静电相互作用。同时,BC/PDA/RGO具有独特的超亲水/水下超疏油性,对表面活性剂稳定的水包油型乳液显示出出色的分离性能。此外,在多次循环实验中该复合膜表现出较好的耐蛋白质污染能力和较高的通量恢复率（～96.9%）。基于以上特征,并结合低成本、高效、易于制备等优势,将有助于该超滤膜材料在环境修复及水净化领域中的广泛应用。（4）柔性TEMPO-氧化BC/HAP超长纳米线滤膜的构建与性能研究以高打浆度的2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基（TEMPO）氧化BC纳米纤维,和具有超高长径比的羟基磷灰石超长纳米线（HAPNW）为基本单元,借助真空辅助抽滤技术,通过复合、修饰等手段构建了亲疏水性可调控的柔性自支撑复合膜。研究结果表明,TEMPO-BC@HAPNW复合膜具有突出的强度、柔韧性、可变形性等力学性能,其丰富的多孔结构和独特的层状结构以及亲水性赋予了材料良好的渗透能力。在对Ti O2纳米颗粒的过滤试验中,表现出长期稳定的高水通量(＞800 L·m-2·h-1)和高效率截留（＞99%）。同时通过尺寸位阻和静电相互作用,对亚甲基蓝染料显示出优良的过滤吸附性能。此外,利用油酸钠改性后的复合膜表现为疏水性和亲油性,对多种有机溶剂和油均具有卓越的油水分离效果,并且能循环再利用。优异的膜分离性能、简便且精确可控的制备过程和易于功能化的特点,为该水净化滤膜实现其规模化生产和商业化应用奠定了基础。